(57)【要約】【課題】低コストで異音の発生を防止することができるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１は、入力シャフト２と、ピニオン３が形成された出力シャフト４と、入力シャフト２の周囲に配置された油圧制御弁８と、ピニオン３を取り囲むピニオンハウジング１３と、油圧制御弁８を取り囲むと共に、ピニオンハウジング１３に連結されたバルブハウジング１４と、ピニオン３と油圧制御弁８との間において、出力シャフト４を支持する転がり軸受３６とを備える。転がり軸受３６の外輪４２の外周面４２ｃに形成された雄ねじ４６とバルブハウジング１４の内周面１６ｂに形成された雌ねじ４７とが螺合することにより、バルブハウジング１４に対して出力シャフト４の軸方向Ｙ１の移動が規制されている。【選択図】図１
2007137315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トーションバーを介して同軸上に相対回転可能に連結された入力シャフトおよび出力シャフトと、
出力シャフトの外周に形成され、ラック軸と噛み合うピニオンと、
入力シャフトおよび出力シャフトの相対回転に応じた油圧を発生させるための油圧制御弁と、
ピニオンおよび油圧制御弁を取り囲む筒状のハウジングと、
入力シャフトを支持する転がり軸受と、
出力シャフトを支持する転がり軸受とを備え、
入力シャフトを支持する転がり軸受および出力シャフトを支持する転がり軸受の少なくとも一方は、所定の転がり軸受を含み、
上記所定の転がり軸受と対応するシャフトとの軸方向相対移動が規制されており、
上記所定の転がり軸受の外輪の外周面に雄ねじが形成され、この雄ねじが、ハウジングの内周面に形成された雌ねじに螺合していることを特徴とするラックピニオン式油圧パワーステアリング装置。
【請求項２】
請求項１において、上記油圧制御弁は、入力シャフトまたは出力シャフトに設けられたバルブロータと、このバルブロータを取り囲み、出力シャフトまたは入力シャフトに対する軸方向の一方および周方向の移動が規制されたバルブスリーブとを含むことを特徴とするラックピニオン式油圧パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆるドロップイン構造のラックアンドピニオン式の油圧パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ドロップイン構造のラックアンドピニオン式油圧パワーステアリング装置では、油圧制御弁を収容するための筒状のバルブハウジングに、油圧制御弁と出力軸としてのピニオン軸を組み込んでサブアッセンブリとした後、当該サブアッセンブリをピニオンハウジング内に挿入（ドロップイン）し、次いでバルブハウジングとピニオンハウジングとを連結することにより、組立作業が完了する。
【０００３】
また、ピニオン軸を支持する軸受の外輪は、バルブハウジングおよびピニオンハウジングにそれぞれ設けられた受け部により軸方向に挟持されている。しかし、受け部と外輪との間には、軸方向の隙間が生じる場合があり、この隙間によってピニオン軸が軸方向にがたついて異音を発生するおそれがある。
そこで、プラグをバルブハウジングにねじ込むことによって、軸受の外輪を受け部とプラグとで挟持し、ピニオン軸の軸方向のがたつきを防止することが提案されている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１４５０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の発明では、ピニオン軸の軸方向のがたつきを抑えるためにプラグを追加する必要があり、そのため、コストが上がってしまう。
この発明は、かかる背景のもとになされたものであり、低コストで異音の発生を防止することができるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、トーションバー（９）を介して同軸上に相対回転可能に連結された入力シャフト（２）および出力シャフト（４）と、出力シャフトの外周（２ａ）に形成され、ラック軸（６）と噛み合うピニオン（３）と、入力シャフトおよび出力シャフトの相対回転に応じた油圧を発生させるための油圧制御弁（８）と、ピニオンおよび油圧制御弁を取り囲む筒状のハウジング（５）と、入力シャフトを支持する転がり軸受（３５，３５０）と、出力シャフトを支持する転がり軸受（３６，３７，３６０）とを備え、入力シャフトを支持する転がり軸受および出力シャフトを支持する転がり軸受の少なくとも一方は、所定の転がり軸受（３６，３５０）を含み、上記所定の転がり軸受と対応するシャフトとの軸方向相対移動が規制されており、上記所定の転がり軸受の外輪（４２，３５１）の外周面（４２ｃ，３５１ａ）に雄ねじ（４６，４６０）が形成され、この雄ねじが、ハウジングの内周面（１６ｂ，５０ｂ）に形成された雌ねじ（４７，４７０）に螺合していることを特徴とするラックピニオン式油圧パワーステアリング装置である。
【０００６】
本発明によれば、ハウジングの内周面に形成された雌ねじと所定の転がり軸受の外輪の外周面に形成された雄ねじとを螺合することにより、上記所定の転がり軸受をハウジングに固定している。これにより、ハウジングに対する入力シャフトまたは出力シャフトの軸方向の移動が確実に規制され、異音の発生を防ぐことができる。
また、本発明において、上記油圧制御弁は、入力シャフトまたは出力シャフトに設けられたバルブロータ（２５）と、このバルブロータを取り囲み、出力シャフトまたは入力シャフトに対する軸方向の一方および周方向の移動が規制されたバルブスリーブ（２６）とを含む場合がある。この場合、出力シャフトまたは入力シャフトのハウジングに対する軸方向の移動を規制することにより、バルブスリーブのハウジングに対する軸方向の移動を規制することができる。これにより、油圧制御弁の安定した動作を確保することができる。
【０００７】
なお、上記において、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素の参照符号を表すものであるが、これらの参照符号により特許請求の範囲を限定する趣旨ではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。図１を参照して、ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置１（以下では、単にステアリング装置１ともいう）は、入力シャフト２と、ピニオン３が形成されたピニオン軸としての出力シャフト４と、ピニオン３とハウジング５内にて噛み合うラック軸６と、ハウジング５の一部に設けられた油圧シリンダ７と、油圧シリンダ７への作動油の供給を制御する油圧制御弁８とを備える。
【０００９】
入力シャフト２には、図示しないステアリングホイール等の操舵部材が連結されている。操舵部材から、入力シャフト２に操舵トルクが入力される。また、入力シャフト２は、トーションバー９を介して出力シャフト４と同軸上に連結されている。トーションバー９は、ピン１０を介して入力シャフト２と連結され、セレーション１１を介して出力シャフト４と連結されている。これにより、入力シャフト２と出力シャフト４とは、操舵トルクに応じて、トーションバー９の弾性的なねじりを伴って相対回転する。
【００１０】
ラック軸６は、車両の幅方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びている。ラック軸６の両端には、図示しない車輪がそれぞれ取り付けられている。操舵部材から入力された操舵トルクは、入力シャフト２および出力シャフト４を介してラック軸に伝達される。これにより、ラック軸６が軸方向（図１の紙面に垂直な方向）に移動して、車輪の角度が変化する。また、ラック軸６は、ラック軸６を支持する支持部材としてのサポートヨーク１２によってピニオン３側へ付勢されている。これにより、ピニオン３とラック軸６とのバックラッシュが除去されている。
【００１１】
ハウジング５は、筒状のピニオンハウジング１３と、筒状のバルブハウジング１４とを含む。ピニオンハウジング１３およびバルブハウジング１４の互いに対向する端部が互いに嵌め合わされている。ピニオンハウジング１３内に、出力シャフト４の一部が挿通され、ピニオン３がピニオンハウジング１３によって取り囲まれている。ピニオンハウジング１３には、その周壁１５の一端からピニオンハウジング１３の径方向Ｘ１外方に張り出した環状フランジ１７が形成されている。バルブハウジング１４内に、入力シャフト２の一部が挿通されている。バルブハウジング１４には、その周壁１６の一端からバルブハウジング１４の径方向Ｘ１外方に張り出した環状フランジ１８が形成されている。
【００１２】
ピニオンハウジング１３の周壁１５の内周面１５ａとバルブハウジング１４の周壁１６の外周面１６ａとは、互いに嵌合している。また、ピニオンハウジング１３の環状フランジ１７とバルブハウジング１４の環状ハウジング１８とは、互いに突き当てられており、これら環状フランジ１７，１８は、締結部材としての複数のボルト１９によって互いに締結されている。これにより、ピニオンハウジング１３とバルブハウジング１４とが互いに連結され固定されている。
【００１３】
また、バルブハウジング１４の周壁１６の外周面１６ａには、環状溝２０が形成されている。この環状溝２０に、封止部材としての弾性部材２１が収容され保持されている。この弾性部材２１によって、ピニオンハウジング１３およびバルブハウジング１４の嵌合部分が封止されている。
油圧シリンダ７は、ラック軸６が挿通されたシリンダチューブ２２と、ラック軸６と一体移動可能に設けられたピストン２３と、シリンダチューブ２２内においてピストン２３によって区切られた一対の油室２４とを含む。シリンダチューブ２２は、ピニオンハウジング１３と連結されており、ピニオンハウジング１３に対して交差状に配置されている。
【００１４】
油圧制御弁８は、入力シャフト２の周囲に設けられ、バルブハウジング１４によって取り囲まれている。また、油圧制御弁８は、バルブロータ２５と、バルブスリーブ２６とを含む。バルブロータ２５は、入力シャフト２の一部の外周に、例えば一体に設けられている。バルブスリーブ２６は、バルブロータ２５を同心に取り囲んでいる。また、バルブスリーブ２６は、ピン２７によって出力シャフト４と一体回転可能に連結されている。操舵トルクに応じたトーションバー９のねじれを伴って、入力シャフト２および出力シャフト４が相対回転することにより、バルブロータ２５およびバルブスリーブ２６は相対回転する。
【００１５】
ピン２７の一部は、出力シャフト４の外周４ａに形成された固定孔に圧入されて固定されており、ピン２７の残りの部分が出力シャフト４の外周４ａから突出している。そのピン２７の突出部は、バルブスリーブ２６の端面に形成された凹溝内に挿入されている。凹溝の一対の内壁面は、例えば傾斜状とされ、凹溝の底に向かうにしたがって凹溝の溝幅が次第に狭くなるようにされている。ピン２７は、凹溝の一対の内壁面によって受けられている。これにより、ピン２７によって、バルブスリーブ２６は、出力シャフト４の軸方向Ｙ１下方への移動が規制されている。
【００１６】
なお、弾性部材によって出力シャフト４を軸方向Ｙ１上方へ付勢するようにしてもよい。
バルブロータ２５とバルブスリーブ２６との間には、所定の隙間が設けられ、この隙間が弁間油路２８に相当する。この弁間油路２８は、バルブハウジング１４に設けられたポート２９，３０，３１，３２をそれぞれ介して、油圧シリンダ７の一対の油室２４、ポンプ３３およびタンク３４に個別に接続されている。また、弁間油路２８には、バルブロータ２５およびバルブスリーブ２６の相対回転量に応じて開度が変化する絞りが設けられている。この絞りによって、ポンプ３３から送られてくる作動油は、操舵方向に応じて油圧シリンダ７の一方の油室２４に供給され、他方の油室２４から油圧制御弁８を介してタンク３４に還流する。これにより、ラック軸６に作用する操舵補助力が発生する。
【００１７】
また、入力シャフト２および出力シャフト４は、ハウジング５内において対応する転がり軸受３５，３６，３７によって回転自在に支持されている。具体的には、入力シャフト２は、バルブハウジング１４によって保持された、転がり軸受３５によって支持されている。転がり軸受３５は、例えば玉軸受からなる。出力シャフト４は、転がり軸受（所定の転がり軸受）３６および転がり軸受３７によって支持されている。転がり軸受３６は、例えば玉軸受からなる。転がり軸受３６は、バルブハウジング１４の一端の周壁１６内に保持された状態で、ピニオン３と油圧制御弁８との間において出力シャフト４を支持している。転がり軸受３７は、例えば、針状ころ軸受からなり、ピニオンハウジング１３に保持された状態で、出力シャフト４の先端部４ｂを支持している。
【００１８】
また、バルブハウジング１４内には、油圧制御弁８を軸方向Ｙ１（図１における上下方向）に挟んだ両側にオイルシール３８，３９が配置されている。具体的には、入力シャフト２とバルブハウジング１４との間に介在したオイルシール３８によって、入力シャフト２とバルブハウジング１４との間が封止されている。また、出力シャフト４とバルブハウジング１４との間に介在したオイルシール３９によって、出力シャフト４とバルブハウジング１４との間が封止されている。また、オイルシール３９は、出力シャフト４に形成された環状段部４０と転がり軸受３６との間に配置されている。
【００１９】
上記構成のステアリング装置１の組み立ては以下のようにして行われる。まず、バルブハウジング１４に油圧制御弁８、出力シャフト４、オイルシール３８，３９、転がり軸受３５および転がり軸受３６を組み込んでサブアッセンブリとする。次に、このサブアッセンブリをピニオンハウジング１３内に挿入する（ドロップイン工程）。ドロップイン工程の後に、ピニオンハウジング１３およびバルブハウジング１４の環状フランジ１７，１８を複数のボルト１９によって互いに締結し、ステアリング装置１の組み立てが完了する。このようにして、簡単にステアリング装置１の組み立てが行われる。
【００２０】
次に、転がり軸受３６のバルブハウジング１４への固定について詳細に説明する。
図２は、図１において出力シャフトの上部を支持する転がり軸受およびその周辺を示す拡大断面図である。図２を参照して、所定の転がり軸受としての転がり軸受３６は、バルブハウジング１４および出力シャフト４に固定されている。具体的には、転がり軸受３６は、出力シャフト４と一体回転可能に嵌合された内輪４１と、バルブハウジング１４に固定された外輪４２と、内輪４１と外輪４２との間に介在する複数の転動体４３とを有する。内輪４１は、出力シャフト４の外周４ａに形成された段差により構成される内輪受け部４４と、出力シャフト４の外周４ａに嵌め合わされた環状の止め輪４５とにより挟持され、その結果、出力シャフト４に対する内輪４１の軸方向Ｙ１の移動が規制されている。外輪４２は、第１の端面４２ａと、第２の端面４２ｂと、外周面４２ｃとを有している。外周面４２ｃには、雄ねじ４６が形成されている。また、バルブハウジング１４の周壁１６の内周面１６ｂには、上記雄ねじ４６と螺合する雌ねじ４７と、環状の段差により構成される外輪受け部４８とが形成されている。バルブハウジング１４への外輪４２の固定は、外輪４２の雄ねじ４６をバルブハウジング１４の雌ねじ４７にねじ込むことにより行われる。また、外輪４２の第１の端面４２ａを外輪受け部４８に突き当てることにより、バルブハウジング１４に対する外輪４２の軸方向Ｙ１の移動が規制されている。
【００２１】
以上のように、この実施形態によれば、出力シャフト４と転がり軸受３６との軸方向相対移動が規制されている。この転がり軸受３６の外輪４２の雄ねじ４６とバルブハウジング１４の雌ねじ４７とを螺合することによって、転がり軸受３６の外輪４２をバルブハウジング１４に固定することができる。これにより、ハウジング５に対して出力シャフト４が軸方向Ｙ１に移動することを規制することができる。したがって、出力シャフト４がハウジング５内でがたついて異音を発生することを防止することができる。
【００２２】
また、出力シャフト４の軸方向Ｙ１の移動を規制することにより、出力シャフト４に連結されたバルブスリーブ２６の、軸方向Ｙ１の一方である下方への移動を規制することができる。これにより、油圧制御弁８の安定した動作を確保することができる。
さらに、転がり軸受３６の外周面４２ｃに雄ねじ４６を形成し、バルブハウジング１４の内周面１６ｂに雌ねじ４７を形成するのみでよく、他の部品を追加する必要がないので、コストの上昇を防ぐことができる。
【００２３】
図３は、本発明の別の実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。この図３において、前述の図１および図２に示された各部と同等の構成部分については、図１および図２と同一の参照符号を付してその説明を省略する。
図１および図３を参照して、本実施の形態が図１の実施の形態と主に相違するのは、ピニオンハウジングとバルブハウジングとが一体に形成された一体型のハウジング５０を備えていることにある。また、入力シャフト２を支持する転がり軸受（所定の転がり軸受）３５０の外輪３５１の外周面３５１ａに雄ねじ４６０が形成され、この雄ねじ４６０とハウジング５０の内周５０ｂに形成された雌ねじ４７０とが螺合している。さらに、出力シャフト４の上部を支持する転がり軸受３６０として、針状ころ軸受が用いられ、この転がり軸受３６０や転がり軸受３５０は、ハウジング５０の上部からハウジング５０内に装着されるようにされている。
【００２４】
本実施形態によれば、入力シャフト２とこれを支持する転がり軸受３５０との軸方向相対移動が規制されている。転がり軸受３５０の内輪３５２は、入力シャフト２に一体回転可能に嵌合されており、入力シャフト２の外周２ａに形成された段差により構成される内輪受け部４４０と、入力シャフト２の外周２ａに嵌め合わされた環状の止め輪４５０とにより挟持されている。また、転がり軸受３５０の外輪３５１は、外輪３５１に形成された雄ねじ４６０を、ハウジング５０の内周５０ｂに形成された雌ねじ４７０に螺合させることにより、ハウジング５０に固定されている。
【００２５】
これにより、入力シャフト２のハウジング５０に対する軸方向移動が規制されている。一方、出力シャフト４は、入力シャフト２に対して軸方向Ｙ１の少なくとも一方への移動が規制されている。その結果、ハウジング５０に対する出力シャフト４の軸方向Ｙ１の移動を規制することができる。これにより、図１における実施形態と同様の効果を奏することができる。また、ピニオンハウジングとバルブハウジングとが一体に形成された一体型のハウジング５０を用いることで、製造コストを安くすることができる。
【００２６】
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。例えば、ハウジング５に対してねじ結合された所定の転がり軸受としては、入力シャフト２を支持する転がり軸受であってもよいし、出力シャフト４を支持する転がり軸受であってもよい。所定の転がり軸受が、出力シャフト４を支持する転がり軸受である場合、その所定の転がり軸受は、図１の実施形態のように出力シャフト４の上部を支持する転がり軸受３６であってもよいし、出力シャフト４の先端部４ｂを支持する転がり軸受３７であってもよい。
【００２７】
要するに、ハウジング５に対してねじ結合された所定の転がり軸受が１つまたは２つ以上設けられ、その所定の転がり軸受によって、入力シャフト２および出力シャフト４の少なくとも一方が支持されていればよい。
なお、入力シャフト２にバルブスリーブを設け、出力シャフト４にバルブロータを設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。
【図２】図１において出力シャフトの上部を支持する転がり軸受およびその周辺を示す拡大断面図である。
【図３】本発明の別の実施形態にかかるラックピニオン式油圧パワーステアリング装置の模式的な断面図である。１・・・ラックピニオン式油圧パワーステアリング装置、２・・・入力シャフト、３・・・ピニオン、４・・・出力シャフト、４ａ・・・外周、５，５０・・・ハウジング、６・・・ラック軸、８・・・油圧制御弁、９・・・トーションバー、１６ｂ，５０ｂ・・・内周面、２５・・・バルブロータ、２６・・・バルブスリーブ、３５，３７，３６０・・・転がり軸受、３６，３５０・・・転がり軸受（所定の転がり軸受）、４２，３５１・・・外輪、４２ｃ，３５１ａ・・・外周面、４６，４６０・・・雄ねじ、４７，４７０・・・雌ねじ、Ｙ１・・・軸方向
【図１】
2007137315.tif 000003
【図２】
2007137315.tif 000004
【図３】
2007137315.tif 000005